砼结构缺陷凿除处理技术在高铁隧道中的应用

高铁隧道衬砌背后砼厚度不足、空洞、开裂问题在隧道衬砌完成后的检查中经常发现，对于危害到砼结构使用和耐久性的砼必须凿除重新浇注砼，如果处理不好将会影响到高铁的使用运行，本文对某高铁隧道洞顶砼衬砌缺陷的凿除处理进行总结，以为类似缺陷处理提供参考与借鉴。

主题：高铁 隧道 砼缺陷 凿除处理 技术

前言：目前，我国高速铁路网快速发展，对隧道的结构质量要求越来越高，尤其是隧道拱部结构质量，因涉及到槽道、接触网的承载和使用，其质量达标与否直接危机到列车的运行安全。在高铁隧道修建过程中因各种原因，会造成隧道砼结构存在空洞、开裂、厚度不足等缺陷，对于危害到隧道结构使用安全和结构耐久性的砼必须进行凿除重新浇筑砼，本文对某高铁隧道对于砼凿除处理技术进行总结、以为类似工程提供参考。

工程概况：某高铁隧道在动态验收过程中发现DK336+428下行拱顶衬砌表面敲击有空响面积长3m，宽2m ，为清晰探明砼缺陷类型，对其位置凿一面积22cm×22cm，深21cm开洞进行检查，检查后发现此段二衬最薄处厚17cm，二衬与防水板间无脱空，防水板后脱空2cm。该处地质围岩设计等级为Ⅳ级，设计二衬类别为Ⅳa级，二衬厚度为40cm。因此处缺陷存在隧道欠挖、脱空，此段还涉及到接触网槽道的安装，经过会商最后确定采用凿除缺陷位置砼重新浇筑的处理方案进行处理。

一、缺陷处理方案及工艺流程：

1.1施工方案：在衬砌空洞范围凿成倒梯形， 凿除空洞混凝土环向至拱部120°，纵向宽度应凿除至设计厚度处且不小于0.5m，凿除后安设钢筋骨架灌注混凝土（混凝土标号较原设计提高一个等级），并预留注浆孔，混凝土达到设计强度后注浆填充。

1.2工艺流程：凿除二衬至拱脚→防排水处理→打设砂浆锚杆→安装钢筋骨架→原混凝土切口涂刷防水材料→铺设模板→填灌混凝土→拆模→注浆→新浇筑混凝土表面涂刷防水材料。

二、施工中控制要点及预防措施：为确保满足隧道结构的使用和耐久性，在施工过程中将缺陷砼的凿除、新旧砼的防水、钢筋砼工序作为过程管控重点。

2.1缺陷处砼凿除

砼的凿除、切割，纵向宽度应凿除至设计厚度处且不小于0.5m，边缘应修整平齐，圆顺，不得留有尖角，对于不能满足二衬厚度的地段，应将对应部位初期支护凿除，如有初支钢架须拆除后重新安装，并采用Φ50钢管（L=5固定m）；切口表面应粗糙，但结构应致密，不得留有松散、气泡、裂隙等结构，然后采用钢丝刷清理后用水冲洗，并在施工期间保持壁面洁净。凿毛标准为凹凸差不小于6mm的粗糙面。拆除时应注意保护既有防水板，如有破坏了既有防水板，防水板搭接焊缝至少2道，保证防水板接缝的效果牢固可靠。

2.2新旧混凝土防防排水处理：

在缺陷凿除环缝设置2道遇水膨胀橡胶止水条，外侧（靠围岩侧）设置2根并排的HDPE50打孔波纹管，内侧设置直径50mm半圆形波纹管并用聚硫密封胶封闭。纵缝在混凝土接触面涂混凝土界面剂并设置遇水膨胀橡胶止水条，外侧（靠围岩侧）设置1根并排的HDPE50打孔波纹管。拆换段初期支护与二衬间环向设置HDPE50打孔波纹管，间距3-6cm，施工中根据情况调整。环向与纵向波纹管通过三通衔接后，通过直径50mm的PVC导流管引入半圆形波纹管，在衬砌内侧埋设半圆形波纹管将水排入隧道侧沟。（防排水布置图见下附图）

铺设防排水

2.3钢筋骨架的安设

因该段原设计为素混凝土二衬的段落，为确保施工质量，在此段增设格栅钢架。首先在此段进行环向植筋，环向钢架主筋植入围岩深度按50cm设置，植筋采用A级锚固剂锚固，施工应满足《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2004） 的相关要求。格栅钢架按间距50cm，边缘不大于20cm的进行凿除，纵向连接筋采用Φ16钢筋、间距25cm。每榀格栅钢架底部打设2排Φ25砂浆锚杆，锚杆长度3.5m，环向间距50cm，砂浆锚杆与主筋焊接牢固。每根锚杆在靠近防水板与二次衬砌内侧外包遇水膨胀橡胶止水条。（钢筋布置图见1—1剖面图）

植筋图片

2.4模板及砼浇灌

模板关模前在既有二次衬砌混凝土切口面刮涂水泥基渗透结晶型防水涂料二遍，用量不应小于1.5kg/m?，且涂抹厚度不应小于2.0mm。以保障新旧砼面的紧密。然后在衬砌表面铺设竹胶板作为模板，模板处预留灌料孔，模板采用内拉外撑的方式固定，采用φ16丝杆焊接于三肢钢架上间距50cm，通过蝴蝶扣拉紧模板外侧并用钢管固定，在脚手架上设置顶托用于支撑模板，顶托环向间距50cm，支撑于固定模板的钢管上。封口模板做特殊设计，在靠近顶端预留30×30孔洞，该处设活动板，利用孔洞浇筑最后一块板。孔洞部位采用传统"刹尖"方式封口，封口处预埋φ42mm注浆管，待后期对孔洞部分进行压力注浆。

通过灌料孔灌入微膨胀混凝土，并采用插入式震捣器捣固。新浇筑混凝土确保钢筋（含锚杆）的净保护层厚度不小于50mm。混凝土要做好养护，强度达到要求后拆除防护模板，进行压力注浆施工，注浆终压按照0.4-0.5 MPa，注浆压力达到设计终压后稳定10分钟，注浆孔不进浆或很少进浆，即可结束注浆。注浆完成后对新旧砼表面打磨处理，在新混凝土表面并向既有混凝土四周延伸20cm范围内刮涂水泥基渗透结晶型防水涂料二遍，用量不应小于1.5kg/m?，且涂抹厚度不应小于2.0mm。

2.5处理效果

此处的缺陷处理于2014年12月27日施工完毕后，新浇筑砼达到无收缩开裂、无鼓形现象，砼与原结构结合紧密表面平整且与相邻表面平齐、强度满足设计要求，施工缝处理位置也未出现渗漏水的现象。高铁自2015年3月开始联调联试，6月28日正式运行，经过半年多的高铁运行检验，此处的缺陷砼凿除处理结果满足了隧道使用性和安全性要求。

2.6隧道结构缺陷的预防

1）合理设计爆破方案，减少超挖，杜绝欠挖，爆破后的围岩面平整、稳固。

2）施工过程要做到砼结构密实、喷射砼密实、喷射砼与围岩结合密实、二次衬砌与初期支护密实。

3）对防水板铺设、砼材料检验、砼浇筑过程控制严格把关，防止因施工不达标造成质量缺陷。

4）做好地质勘探及时依据勘探结果及时调整施工方案，防止出现隧道垮塌、造成结构缺陷隐患。

5）对隧道衬砌结构要及时跟进检测，对于检测出的缺陷分类及时进行处理。

6）对缺陷的处理过程要严格把关，杜绝出现返工处理。

三、结束语

此例高铁隧道缺陷的处理经过严格把关，最终达到满足结构使用和耐久性的目的，目前我国高速铁路快速发展，隧道结构缺陷的预防在隧道施工过程中应作为重点管控对象，避免有影响隧道结构安全和耐久性的缺陷出現是最理想的。如果出现一般缺陷可以通过注浆填充补强，但有些缺陷严重、影响到结构使用和耐久性的必须凿除处理，处理时要从结构凿除、防排水施工、钢筋砼等环节严格质量把关，保证缺陷处理质量。本文对高速铁路某隧道砼结构缺陷凿除处理过程进行总结，望能给各位同仁在类似缺陷处理时提供借鉴与参考。

参考文献：[1]钱七虎，戎晓力.中国地下工程安全风险管理的现状问题及相关建议[J].岩石力学与工程学报，2008，27（4）.

[2]、《铁路混凝土结构耐久性修补及防护》（TB/T 3228-2010）；

[3]、《客运专线铁路工程施工技术指南手册》铁道出版社2007.7（2010.5）重印

作者简介：张力辉 男 1978年1月生，1999年工作，本科学历，工程师。中国中铁隧道集团路桥处工作，主要从事铁路、公路、市政建筑行业工作。